전북대 한윤봉 교수팀, 태영전지용 기능성 나노복합소재 개발
전북대 한윤봉 교수팀, 태영전지용 기능성 나노복합소재 개발
  • 신중식 기자
  • 승인 2020.06.17 20:48
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전북대학교 한윤봉 교수팀(공대 화학공학부)이 기능성 나노복합소재를 개발하고, 이를 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지에 적용한 연구결과를 발표했다. 이번 결과는 첨단 에너지소재 분야의 세계적 학술지인 ‘Advanced Energy Materials’(IF=24.884)에 온라인판에 게재(2020.06.03)되며 세계 학계의 주목을 받고 있다.

페로브스카이트 태양전지는 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 차세대 태양전지로 각광받고 있지만, 장기간 공기에 노출될 경우 광학적/열적 불안정성과 이온들의 이동과 물에 의한 페로브스카이트 물질의 분해로 인해 태양전지 수명과 효율이 현저하게 단축되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 페로브스카이트 태양전지의 실용화를 위해서는 고효율을 유지하면서 장기간 안정성을 확보할 수 있는 소재개발이 필요하다.

페로브스카이트 분자는 유기·무기물 양이온과 할로겐 음이온의 결합으로 이뤄지는데, 유기물 양이온이 결정구조와 안정성에 중요한 영향을 미친다.

이번에 한 교수팀은 두 종류의 유기 양이온(MA 및 FA)를 최적 혼합하여 페로브스카이트 분자를 만들고, 이를 구리가 도핑 된 산화니켈(Cu:NiO)와 혼합하여 기능성 복합소재(FAMA-페로브스카이트-Cu:NiO)를 만들었다.

제조한 기능성 복합소재를 페로브스카이트 태양전지의 활성층에 적용한 결과 광전류밀도 24.5 mA/cm2, 채움인자(fill factor) 80.5%, 광전환효율 20.7% 이상의 고성능 태양전지를 제조할 수 있었다.

또한 열적 광학적 안정성과 공기에 대한 안정성이 크게 향상되었으며, 대기조건에서 240일이 지나도 태양전지 효율이 97% 이상 안정적으로 유지되는 결과를 얻을 수 있었다.

 신중식 기자

 

 

 


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